CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÃNICA

CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICACOORDENADORIA DE METALURGIA E MATERIAIS - IFES Prof. ANDRÉ ITMAN FILHO VITÓRIA – AGOSTO 2010 CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 2 1- INTRODUÇÃO À CIÊNCIA DOS MATERIAIS 1.1- Princípio básico → As propriedades mecânicas de um material dependem da: a- composição química ⇒ conforme o teor dos elementos na composição das ligas; b- estrutura interna orientação e interações dos átomos com os vizinhos nas ligações químicas influencia o módulo de elasticidade; c- processamento é responsável pela característica final do produto. O grau de redução e a temperatura de conformação influenciam a microestrutura; d- tratamentos térmicos alteram a microestrutura e as propriedades dos materiais; 1.2- Ligações químicas: As ligações químicas dependem do tamanho dos átomos e das forças de atração inter-atômicas. São responsáveis pela estabilidade energética da estrutura eletrônica dos átomos individuais envolvidos e são classificadas em primárias e secundárias. As ligações primárias são classificadas em iônicas, covalentes e metálicas. A principal ligação secundáriaé a de Van der Waals. 1.2.1 - Ligação iônica Ocorre em compostos cuja composição envolve elementos metálicos como não metálicos. Os átomos de um elemento metálico perdem facilmente os seus elétrons de valência para os átomos não metálicos. O cloreto de sódio NaCl é o material iônico clássico. A ligação iônica é chamada não direcional, isto é, a magnitude de ligação é igual em todas as direções ao redor do íon. É responsável pela temperatura alta de fusão dos materiais cerâmicos: fusão do MgO = 2800oC. 1.2.2 - Ligação covalente As configurações eletrônicas estáveis são adquiridas pelo compartilhamento de elétrons entre átomos adjacentes. Cada um contribuirá com pelo menos um elétron para a ligação e os elétrons compartilhados podem ser considerados como pertencentes a ambos. A ligação covalente é direcional. A força atrativa entre os átomos é grande como no caso do diamante que apresenta alto grau de dureza e elevada temperatura de fusão. A água também apresenta ligações com caráter covalente. 1.2.3 - Ligação metálica É encontrada nos metais e ligas. Os materiais metálicos possuem um, dois ou no máximo três elétrons de valência. A ligação metálica é encontrada para os elementos do Grupo IA e IIA na tabela periódica e para todos os metais elementares. Os elétrons de valência formam uma nuvem eletrônica uniformemente dispersa em torno dos núcleos e são responsáveis pelas características de condutividade elétrica e térmica dos metais. A ligação metálica apresenta caráter não direcional. 1.2.4 - Ligações de Van der Waals Ligação inter-atômica ou inter-molecular mais fraca e que ocorre principalmente em gases inertes. Nesses gases, a órbita mais externa de valência está completa e como CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 3 conseqüência, os átomos possuem atração mútua muito pequena. São importantes na formação dos compostos poliméricos e apresentam 3 tipos: - moléculas simétricas (CH4). - moléculas assimétricas ou polares (H2O). - pontes de hidrogênio (influência na alta temperatura de evaporação da H2O). 2- ESTRUTURA CRISTALINA A cristalização dos metais ocorre durante a solidificação e está relacionado ao fenômeno de equilíbrio energético do sistema. Em condições ideais o processo é caracterizado pela formação inicial de inúmeros centros ou núcleos de cristalização, chamados “embriões”, aleatoriamente distribuídos na massa líquida, como mostra a figura abaixo: Figura 2.1 – Esquema de nucleação e crescimento do cristal na fase líquida: (a) formação do “embrião”; (b) núcleo cristalino; (c) crescimento do cristal; (d) interface sólido-líquido À medida que os núcleos de cristalização incorporam novos átomos da vizinhança há formação de cristais. De uma forma geral os materiais metálicos e cerâmicos apresentam estrutura cristalina com arranjos atômicos tridimensionais que não se alteram quando as superfícies externas são alteradas. A estrutura interna de um cristal de quartzo é mantida quando as superfícies são desgastadas para formar grãos de areia. Quando o mesmo elemento químico apresenta estruturas cristalinas diferentes em função da temperatura é denominado alotrópico. Ex: carbono e ferro. 2.1- Sistemas Cristalinos. A maioria dos metais se apresenta na forma cúbica com exceção do magnésio e do zinco (hexagonais). As sete principais geometrias dos sistemas cristalinos ou empacotamentos atômicos são apresentados abaixo: Os cristais cúbicos.3).cúbico de corpo centrado: O ferro tem estrutura cúbica de corpo centrado à temperatura ambiente com dois átomos por célula unitária: um no centro do cubo e oito oitavos nos oito vértices (Fig.1. Os eixos são perpendiculares entre si. a = a = a. (a) e (c) são representações esquemáticas. corpo centrado (CCC) e de faces centradas (CFC).2 contém um átomo metálico por célula unitária e apenas um oitavo de cada um dos átomos está dentro da célula. a. Figura 2.2.3.Estrutura cúbica de corpo centrado. Os vértices estão em posições equivalentes no cristal. Os átomos podem ser agrupados em três diferentes sistemas cúbicos: simples (CS).1. (b) Modelo de esferas rígidas. 2. Figura 2. (b) A estrutura cristalina cúbica do NaCI na forma de cubos. mostrando a localização dos centros dos átomos. b.cúbico simples: A estrutura mostrada na Fig. .2 – (a) Estrutura cúbica simples.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 4 2. Figura 2.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 5 Figura 2.6. a estrutura CCC tem dois átomos por célula e um fator de empacotamento atômico de 0. chumbo. O arranjo atômico do cobre CFC mostrado na Figura 2. cobre.Célula unitária cúbica de corpo centrado.Células unitárias hexagonais simples. (b) Modelo de esferas rígidas. Em um metal. . (a) Representação hexagonal.Cristais hexagonais.5.6.68. (b) Representação rômbica.5 apresenta um átomo em cada vértice da célula unitária e um no centro de cada face e é o mais comum nos metais.1. 2. Ex: alumínio. prata e níquel.6. mostrando a localização dos centros dos átomos. Estas células não têm nenhuma posição interna que seja equivalente aos vértices. As Figuras 2.a e 2. metal. Ambas são equivalentes com um ângulo basal de 120° e ângulos verticais de 90°. c.2.Estrutura cúbica de faces centradas de um. Figura 2.4.cúbico de faces centradas.b representam células unitárias hexagonais simples. (a) e (c) são representações esquemáticas. É caracterizada pelo fato de que cada átomo de uma dada camada está diretamente abaixo ou acima dos interstícios formados entre três átomos das camadas adjacentes.6 e é denominada de hexagonal compacta (HC). cada átomo tangencia três átomos na camada acima do seu plano. mostrando a localização dos centros dos átomos.Grupos espaciais. (b) Modelo de esferas rígidas.Estrutura hexagonal compacta.7. Portanto. Cada ponto indicado tem idênticas vizinhanças.7 é mais densa que a representada na Figura 2. 8.3. A estrutura hexagonal formada pelo magnésio mostrada na Figura 2.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 6 a. . Figura 2.1. A célula unitária é o menor arranjo repetitivo com as características do elemento e o parâmetro cristalino é a dimensão da aresta da célula unitária.Outros retículos cristalinos. Os grupos espaciais mostrados abaixo representam os tipos de estruturas cristalinas. Figura 2. Estes 14 reticulados de Bravais se repetem nas três dimensões. (a) Vista esquemática.estrutura hexagonal compacta. 2. seis átomos no seu próprio plano e três átomos na camada abaixo do seu plano. Figura 2.12. (a) Cúbica simples.68 ⇒ na temperatura ambiente o número de coordenação é igual a 8 e o parâmetro de rede = 1.292A.11.4. As propriedades mecânicas nos materiais estão associadas às direções cristalinas. 2.Fe CCC = 0.2 .Número de coordenação: Os átomos se agrupam em função da valência e do raio atômico.Planos (010) em estruturas cúbicas.1. são idênticos aos planos (010)].10. Estes planos são designados pelos índices de Miller. Os planos de átomos influenciam as propriedades e o comportamento do cristal.74 ⇒ a 910o C o número de coordenação é igual a 12 e o parâmetro de rede = 1. [Observe que os planos (020) incluídos para as estruturas CCC e CFC. Ex: raio atômico dos íons ⇒ Fe+2 = 2 Fe+3 Fator de empacotamento = volume dos átomos / volume da célula unitária a. e 2. As formas como os átomos se agrupam e as densidades destes arranjos são definidas pelo fator de empacotamento que é uma constante para cada estrutura.Direções no cristal. Usualmente.Planos cristalinos.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 7 2. b. 2. Os mais facilmente visualizados são os que limitam a célula unitária e estão mostrados nas Figuras 2.10.241A. (c) CFC. 2. Quanto maior o número de coordenação maior será a distância inter-atômica e a repulsão eletrônica. Os parênteses (h k l) indicam planos cristalinos.9 .3. (b) CCC. Figura 2. .Fe CFC = 0.Direções no cristal. utilizam-se colchetes [h k I] para indicar as direções no cristal. são equivalentes aos planos (110)]. átomos extras ou falta de átomos. propriedades elétricas e químicas. Tanto os vazios como os defeitos de Schottky facilitam a difusão atômica. Figura 2. Os defeitos de linha envolvem a aresta de um plano extra de átomos. [Os planos (222) incluídos para a estrutura CCC. Um átomo extra se aloja em uma estrutura cristalina e produz uma distorção no reticulado salvo se o átomo intersticial for menor que os átomos restantes do cristal. b.defeitos de Schottky. (b) CCC.1. 2. c. 2.12. (b) CCC.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 8 Figura 2.Planos (110) em estruturas cúbicas.defeitos intersticiais. (c) CFC.Imperfeições ou defeitos na estrutura cristalina.4. [Os planos (220) incluídos para a estrutura CFC. (c) CFC. (a) Cúbica simples. O mais simples defeito pontual é um vazio. Envolvem vazios de par de íons de cargas opostas. a. tais como resistência mecânica. o qual envolve a falta de um átomo dentro de um metal. Os defeitos pontuais estão associados individualmente aos átomos deslocados. (a) Cúbica simples.4. são equivalentes aos planos (-111)].Planos (111) em estruturas cúbicas. Interseções negativas são indicadas com barras sobre o índice. . Tais defeitos podem resultar de um empacotamento imperfeito durante a cristalização ou das vibrações térmicas dos átomos em temperatura elevada.Defeitos pontuais.11. Estas imperfeições influenciam as características dos materiais.vazios. Zonas de compressão e de tração acompanham uma discordância em cunha provocando um aumento de energia ao longo da discordância. Figura 2. a.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 9 d. (b) Vazio duplo (faltam dois átomos). O vetor de Burgers perpendicular à linha da discordância é a distância de deslocamento dos átomos. é uma discordância.Defeitos pontuais. (a) Vazios.defeitos de Frenkel. no interior de um cristal.4. Um defeito em linha ocorre na aresta de um plano atômico.Defeitos de linha ou discordâncias. .13. (c) Defeitos de Schottky (vazios de um par de íons). Quando um íon é deslocado de sua posição no reticulado para um interstício temos o defeito de Frenkel. 2. O tipo mais comum de defeito de linha. A discordância em cunha é descrita como um plano atômico extra na estrutura cristalina. Figura 2.2. (d) Defeitos intersticiais (e) Defeito de Frenkel (deslocamento de um íon).Discordância em cunha.14.discordância em cunha. Uma discordância helicoidal tem o deslocamento.Discordância helicoidal.Contornos de Grão.2.5. Quando um metal preparado metalograficamente é observado no microscópio é possível localizar estes contornos.15. ou vetor de Burgers.Contornos de grão: (a) Molibdênio (250 x) e (b) MgO de alta densidade (250 x). 2.Contornos de grão.16).16 .CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 10 b. Figura 2.discordância helicoidal. paralelo ao defeito de linha. Entre dois grãos adjacentes há uma zona de transição não alinhada com nenhum dos grãos (Fig. A microestrutura dos materiais apresenta grãos em várias orientações onde os átomos estão arranjados em uma única direção.17 . Figura 2. O vetor de deslocamento (vetor de Burgers) é paralelo ao defeito de linha. Tensões de cisalhamento estão associadas aos átomos adjacentes e também nesse caso ocorre um aumento de energia. . Observe a área de desordem na transição de um grão para outro. Figura 2. 17). 3.formado por elementos metálicos e não metálicos: MgO. uma série de discordâncias alinhadas (Fig.ligação covalente reduz mobilidade dos elétrons ⇒ há redução da condutividade térmica e elétrica. d.resistência à compressão maior que a de tração.suportam temperaturas altas mas não resistem ao choque térmico. Há ainda um segundo tipo de contorno denominado de baixo ângulo que é. 3.Contorno de pequeno ângulo: (a) cristal de germânio atacado para mostrar as extremidades das discordâncias em cunha (100x) e (b) representação esquemática.TIPOS DE MATERIAIS.deformação plástica e formação de discordâncias com aumento da dureza e resistência mecânica.18).estruturas cristalinas similares às dos metais. d.Metálicos: a. tenha uma espessura de 2 a 10 distâncias atômicas.ligações fracas secundárias entre as moléculas. na realidade.1.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 11 Os átomos da área de transição entre os grãos se dissolvem mais facilmente e deixam uma linha que pode ser vista com o microscópio (Fig. na verdade.Poliméricos: a .são condutores elétricos e térmicos.Cerâmicos: a. c. c. O contorno de grão é considerado bidimensional embora. SiO2. e. O angulo θ foi exagerado. b. 3. .apresentam resistência à tração e compressão comparáveis. Al2Si2O5(OH)4. 3.18 . 2. (a) Figura 2.2.3.módulo elástico (e = σ/e) e tenacidade variáveis. b. mostrando apenas as células unitárias.2. A energia associada a este contorno é relativamente pequena e tende a ancorar os movimentos das discordâncias que normalmente contribuem para a deformação plástica. b.temperatura de fusão depende do tamanho dos hidrocarbonetos CnH2n+2 . Processos de tratamentos térmicos e superficiais → têmpera. o processo de fundição em cera perdida permite geometria mais complexa e com tolerância menor do que a do processo com moldes de areia.Classificação dos processos de fabricação. Processos de união física → por meio da soldagem (difusão) ou união mecânica → rebitamento. b. de maneira simplificada. forjamento. A conformação dos materiais é a tecnologia da experiência orientada. Processos de usinagem dos metais → corte em serra. Da mesma forma. Cada dimensão é associada a uma tolerância relativa ao processo de fabricação.ASPECTOS DA CONFORMAÇÃO DOS METAIS Um material com geometria simples é transformado em um componente útil através de um processo de fabricação. pois no decorrer dos anos uma grande quantidade de conhecimento e experiência tem sido acumulada por meio da tentativa-e-erro. . torneamento. 4. Cada processo de manufatura é responsável por geometrias características como no caso do forjamento que permite a produção de componentes com formas complexas.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 12 b . união eixo-cubo por contração e montagem mecânica. c. A fabricação e montagem de componentes metálicos podem ser classificadas. dobramento e repuxo: o componente adquire a forma final por meio de deformação plástica. d .Tolerâncias. Este processo permite a forma e o acabamento superficial adequado para garantir a montagem e o funcionamento dos componentes como a de uma engrenagem em um eixo de motor de automóvel. extrusão.2 – Fatores importantes nos processos de fabricação. Processos de conformação dos metais → laminação. fresamento e brochamento: o componente adquire a forma final por meio da remoção de material. lingotamento e metalurgia do pó: o componente adquire a forma final. 4.1 . em cinco áreas gerais: a. c . 4.isolantes térmicos e elétricos. Processos primários → fundição.arranjos são ordenados entre as moléculas. e.Geometria. Existem quatro fatores principais em qualquer processo de fabricação: a. d. mas facilmente extraídos da matriz. anodização e endurecimento superficial: a forma do componente é mantida mas sofre mudanças de aparência e propriedades. A produtividade de um processo é provavelmente o fator mais significativo.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 13 c. tensão de escoamento. rigidez e precisão.ferramental (geometria e composição química) → dureza.Conformação dos materiais como um sistema Envolve os aspectos relacionados à conformação dos materiais com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas. diminuir o tempo de produção e minimizar os custos do componente final. resíduos e capacidade da mão-de-obra disponível. d. mudanças na microestrutura durante aquecimento e resfriamento. c. condições superficiais. resultando numa apreciável mudança de forma e seção . precisão dimensional. O aumento da produtividade está relacionado aos recursos gerenciais para treinamento e os investimentos em equipamentos. velocidade e taxa de deformação. O componente passa por uma grande deformação plástica. as superfícies do material deformado e das ferramentas estão em contato com grande influência do atrito.fatores ambientais e humanos → poluição do ar e sonora. Nos processos de conformação maciça o material inicial é um tarugo. d. transferência de calor. pois envolve aspectos econômicos. tensões durante a deformação. Todo processo de fabricação deve ser analisado conforme os efeitos ambientais.Razão de produção ou produtividade.3 .Processos de conformação de chapas Em ambos os casos. temperatura de trabalho e características de resfriamento na interface.equipamento usado → capacidade de conversão de energia. g. f. tratamento térmico.Processos de conformação maciça b.Fatores Ambientais e Humanos. rigidez e precisão. barra ou vergalhão e um aumento considerável na taxa superfície-volume ocorre no componente conformado. propriedades mecânicas e acabamento superficial.Categorias dos processos de conformação Podem ser classificados em duas grandes categorias: a. taxa de deformação. e. tolerâncias.características do produto final → geometria.4 . recursos energéticos e a segurança humana. 4. condições superficiais. produtividade.mecanismo de deformação plástica → fluxo de metal. b. tipo de lubrificante. 4.material de partida (geometria e composição química) → propriedades térmicas.condições na interface ferramenta-peça → atrito. Os principais fatores estão relacionados abaixo: a. deformação por maclação c. Dos três mecanismos. Em alguns casos. A maclação produz pouca deformação enquanto o mecanismo de bandas de deformação e de dobramento é pouco freqüente.1 ilustra a visualização clássica do deslizamento. 4. a magnitude da deformação plástica permanente é comparável à deformação elástica.(a) orientação dos cristais antes da aplicação da deformação. (c) orientação após a aplicação da deformação com restrições para o deslizamento (fixação em garras no ensaio de tração).Esforços no processo de conformação Os materiais são submetidos a vários tipos de esforços durante os processos de conformação mecânica. (b) orientação após a aplicação da deformação sem restrição para o deslizamento. o mais importante é o deslizamento. Este deslizamento pode ser considerado análogo à distorção produzida quando se espalha um baralho sobre a mesa. o efeito mola ou retorno elástico pode ser significativo. laminação e trefilação.6. elásticas ou plásticas de acordo com a magnitude. forjamento. portanto.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 14 transversal.1. bandas de deformação e bandas de dobramento. Seguem abaixo os modelos esquemáticos dos principais efeitos: . Os mecanismos mediante os quais se deformam os metais são basicamente os seguintes: a. empurrando uma das extremidades. Exemplos: dobramento convencional. Figura 4.5. Na conformação de chapas a deformação ocorre sem mudança significativa na espessura original ou nas características superficiais. conformação por estiramento e com punção flexível. De uma forma geral a deformação plástica ocorre por meio do deslizamento de blocos do cristal ao longo dos planos cristalográficos denominados planos de deslizamento. Exemplos: extrusão.A deformação mecânica dos materiais Quando os metais são submetidos à ação de forças exteriores sofrem deformações. repuxo profundo. A Figura 4. 4. deformação por deslizamento b. Ex: forjamento e laminação.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 15 Figura 4. Ex: estampagem profunda. b.As equações dos processos de conformação Para determinar os esforços mecânicos nos materiais durante os processos são estabelecidas simplificações para o cálculo das tensões.tração → esforços de tração nas direções do plano contra uma matriz. as seguintes considerações são utilizadas: abcdea deformação elástica é desprezada. velocidade de deformação. c. Ex: estiramento d.2. adaptação de Dieter (1988). Ex: dobramento e. Em geral. extrusão e estampagem profunda. Ex: trefilação.1. a. não é considerado o efeito do tamanho de grão e as discordâncias no material. o atrito é simplificado.Processos básicos de conformação mecânica. atrito e outras.compressão indireta → esforços de tração geram diferentes estados de tensão com resultante de compressão entre a superfície da peça e a matriz. 4. a anisotropia é desprezada. as tensões são consideradas constantes durante o processo. .flambagem → peça é dobrada para adquirir um contorno.compressão direta → esforços na superfície da peça.6. pois os fatores alteram-se conforme as variações da temperatura.cisalhamento → esforços cortantes na peça. se houver heterogeneidade na deformação a frio o recozimento levará a um crescimento de grão localizado. A força motriz provém da energia armazenada durante o trabalho a frio. Este evento depende do tempo e da temperatura. No estágio de recuperação. A característica principal do processo realizado a quente é a microestrutura recristalizada do material. Em metais trefilados é relativamente fácil um grau de deformação crítico. A formação destes núcleos é favorecida em pontos do reticulado que possuem maior energia de deformação. A recristalização é um processo que depende da estrutura cristalina e energia de falha de empilhamento dos metais. Em casos especiais pode ocorrer a recristalização antes da recuperação em materiais com menor energia de falha de empilhamento como nas ligas de alumínio. A recristalização se inicia lentamente até atingir um valor máximo de velocidade de reação.6. Durante a recristalização ocorre a formação de um novo conjunto de grãos. Obs: estanho e chumbo recristalizam à temperatura ambiente. ou seja. interseções de maclas e nas regiões próximas aos contornos de grãos. A cinética da recristalização é bem diferente. Há um rearranjo das discordâncias para uma configuração com menor energia nos contornos de baixo ângulo e formação de contornos de maior ângulo. Os materiais deformados em altas temperaturas apresentam três estágios denominados de recuperação. 1. A velocidade com que ocorre o processo de recuperação sempre decresce com o tempo. após o que volta a ser lenta. da temperatura e da deformação induzida no material. Temperatura Homóloga = temperatura do processo (°k) / temperatura de fusão(°k) 4. Por outro lado. A força motriz é baixa comparada às outras transformações de fase. pois o metal é deformado de modo relativamente uniforme. Normalmente o crescimento de grão é rápido nos primeiros dez minutos de aquecimento e posteriormente é lento. recristalização e crescimento de grão. É favorecida pelo aumento da diferença de orientação do reticulado e da deformação no interior do grão. à medida que é consumida a força motriz da reação. Estes cristais se nucleiam em pontos de alta energia de deformação do reticulado.7. pois ocorre por processos de nucleação e crescimento. A temperatura indicativa para verificar se o processo é realizado a quente ou a frio é denominada de temperatura homóloga. O processo depende do tempo. Nos processos realizados na mesma temperatura a velocidade de recristalização será maior no metal mais deformado. A principal característica do trabalho realizado a quente é o refino da microestrutura que proporciona maior homogeneidade no componente final. pode-se dizer que o grau de deformação crítico corresponde a um valor capaz de formar núcleos necessários à recristalização.7. Assim. tais como interseções de linhas de escorregamento. A última fase presente dentro do tratamento térmico é o crescimento de grãos.O efeito da temperatura na deformação mecânica Os processos de conformação podem ser realizados a frio ou a quente.Trabalho a quente. . A adição de solutos no elemento pode diminuir a EDE (energia de falha de empilhamento) com a diminuição da mobilidade das discordâncias. Uma maior porcentagem de deformação mecânica durante a conformação favorece a recristalização dinâmica.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 16 4. o processo se inicia rapidamente e vai tornando-se cada vez mais lento. a partir da nucleação. as propriedades físicas e mecânicas que sofreram modificações pelo encruamento retornam aos valores iniciais. Para trabalho realizado a quente em geral TH > 0. CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 17 Obs: o níquel nos aços inoxidáveis aumenta a EDE. mas apenas recuperação dinâmica. Para cada material há uma temperatura e tempo adequado. 4.3. As desvantagens dos processos realizados a quente: * aumento do custo de ferramental e energia.6. conforme mostrado na Figura 4. Para trabalho realizado a frio em geral TH < 0. 2.O efeito do atrito na conformação mecânica O atrito é a resistência superficial ao deslizamento de dois corpos em contato. ∗ é necessário o controle da superfície do material para evitar formação de trincas. * caldeamento reduz defeitos de fundição com eliminação da segregação. As vantagens dos processos realizados a quente: * energia para deformar o metal é menor. A principal característica do trabalho realizado a frio é o encruamento.7. . As superfícies apresentam irregularidades microscópicas e se soldam pela intensa deformação plástica localizada. As desvantagens dos processos realizados a frio: ∗ é necessária maior energia para deformação do material.3. A causa principal do atrito entre dois materiais é o contato entre as regiões ao longo das superfícies deslizantes. poros e bolhas.Trabalho a frio. * necessário controle da temperatura para evitar a granulação grosseira.8. resistência mecânica e ductilidade com tratamento térmico posterior. 4. O material nesta condição apresenta 1012 discordâncias /cm2 enquanto o recozido 106 a 108 discordâncias /cm2.Escolha da temperatura adequada Deve ser alta sem que ocorra a oxidação do material e baixa de maneira a evitar trincas superficiais. * aumento da temperatura provoca a oxidação superficial. como no caso da laminação de chapas e trefilação de fios. Obs: a adição de nióbio e titânio retardam a recristalização estática entre os passes gerando acúmulo de discordâncias e aumento da taxa de nucleação. No caso dos aços comerciais a transformação austenita-ferrita acontece com granulação fina. O encruamento é um fenômeno provocado pelo aumento das discordâncias geradas no trabalho a frio que dificultam o movimento atômico com acréscimo nos valores da dureza e resistência mecânica do material. Ligas com alta EDE não apresentam recristalização dinâmica durante a deformação a quente.7. As vantagens dos processos realizados a frio: ∗ possibilidade de combinar dureza. 4. Região “arada” em tubo para indústria automobilística (MEV).aumento de energia para deformação com diminuição da eficiência e rendimento. Figura 4. . Um modelo esquemático sobre os efeitos das forças em um objeto em movimento é mostrado abaixo. Conforme os trabalhos de Helman e Cetlin as forças de atrito parecem ter origem na resistência ao cisalhamento destas uniões e apresentam como resultado um processo de similar ao de “arar” o metal mais duro sobre a superfície do mais macio. .alteração.produção de fluxos irregulares de metal durante o processo. geralmente desfavorável.3 – Representação esquemática das regiões de contato entre duas superfícies deslizantes.aumento do desgaste das ferramentas. Figura 4. .criação de tensões residuais no produto.“agarramento” do material pelo ferramental durante a conformação. dos estados de tensão na deformação. Durante os processos de conformação plástica dos metais ocorre contato entre o metal com as matrizes e ferramentas com o atrito presente.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 18 Figura 4. Os principais efeitos do atrito nos processos de conformação são os seguintes: .4 . . em maior ou menor grau.aumento da temperatura e prejuízo das propriedades mecânicas. .5– Forças presentes no deslizamento de um corpo de peso W por meio de uma força H. . . PROJETOS DE MATRIZES Os fatores importantes na confecção de uma matriz para utilização em um equipamento para conformação mecânica são a vida útil e o custo razoável. cavidade.aplicação e remoção fácil. b. 5 . resistência à abrasão. a força H para manter o corpo em movimento uniforme é menor do que a força necessária para iniciar este movimento.aumentar o isolamento da matriz com o material e evitar a transferência de calor. no qual um anel é forçado a se expandir. As matrizes têm que apresentar resistência ao desgaste.1. lubrificação e produtividade. ao calor.2.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 19 F = μ R → onde μ é o coeficiente de atrito estático (adimensional) (1) Uma vez iniciado o deslizamento. equipamento para deformação. tamanho e temperatura do lingote. Em geral são utilizadas as técnicas de Cad/Cam. c. ciclos de carregamento durante o processo e o contato matriz /metal. O atrito também é influenciado pela viscosidade do lubrificante que diminui com o aumento da temperatura e a velocidade do processo de deformação.8. A camada do lubrificante formada na superfície é importante é os efeitos desejados são: .propriedades mecânicas → resistência mecânica ao impacto.evitar a soldagem da peça na matriz. .características do processo → deformação. Para confecção de uma matriz é necessária a escolha correta do material em função das seguintes variáveis: a.reduzir o atrito de deslizamento do material.ser inerte e não abrasivo. determinar a variação dimensional das .tipo de carga → velocidade de deformação. . além de manter o dimensional para garantir a qualidade das peças conformadas. à deformação plástica. (Cad = computer aided design e Cam = computer aided manufacturing) além da simulação com programas computacionais para prever cargas no ferramental. 4.A determinação do coeficiente de atrito: Uma forma qualitativa de determinar o coeficiente de atrito é realizada utilizando o teste do anel.O efeito da lubrificação das superfícies A principal finalidade da lubrificação durante o processo de conformação é facilitar o escoamento do material e evitar o desgaste do ferramental. trincas superficiais. . Se o diâmetro interno aumentar o atrito é pequeno e se diminuir o atrito é grande. . No caso do processo de extrusão direta o punção deve ter alta resistência à compressão enquanto que na indireta deve ter alta resistência ao desgaste para suportar o escoamento do material na superfície. Em conseqüência a força de atrito F´ será: F´ = μ´R < F → onde μ’ é o coeficiente de atrito dinâmico (2) 4. fadiga térmica. e os diâmetros inicial e final são medidos e correlacionados com o coeficiente de atrito presente. apoiado sobre uma superfície.8. CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 20 peças durante o processo. f. Aços rápidos com Mo e W apresentam dureza. 6. V e Mo favorecem o endurecimento por precipitação e proporcionam maior resistência à abrasão no caso dos aços microligados utilizados na confecção das matrizes.1. devido à difusão destes elementos de liga na matriz do material.deixar sobremetal para usinagem em função do dimensional do componente e tolerâncias requisitadas. Este fato pode ser verificado quando após algum tempo de tratamento térmico a dureza do aço aumenta. O fenômeno do endurecimento por precipitação. Aços identificados como os da família ASM G6. este fenômeno ocorre em geral com a formação de carbonetos de cromo. A condutividade térmica do material também é importante. ocorre com a precipitação de carbonetos durante o revenimento. b. Nos aços inoxidáveis com cobre é possível obter um endurecimento apreciável na faixa de temperatura de 400 a 500oC com aumento da resistência mecânica sem perda da tenacidade. molibdênio ou nióbio na faixa de 400 a 550º C.preparar os ângulos de saída e a concordância dos cantos das superfícies interna e externa para favorecer a extração da peça. Co na confecção da matriz . pois é necessário minimizar os efeitos dos gradientes de temperatura durante o processo.O ENDURECIMENTO POR PRECIPITAÇÃO 6. Nb. Mo. resistência à abrasão e às trincas térmicas. O vanádio promove maior resistência às trincas a quente e à abrasão. Há vários tipos de aços que podem ser selecionados para confecção das matrizes. porém diminui a resistência ao impacto no caso de resfriamento brusco da matriz. O tungstênio aumenta a tenacidade e dureza. e.utilizar aços especiais com Cr. resistência e tenacidade em temperaturas elevadas.prever a contração de resfriamento (± 1%) e a tensão de escoamento do material que será utilizado na confecção do componente. . As características principais para selecionar o melhor material estão relacionadas à dureza superficial e tenacidade que são propriedades antagônicas. A matriz deve absorver energia sem romper ou deformar-se. conhecido nos aços por endurecimento secundário e nas ligas especiais como envelhecimento. Elementos de liga como o Cr. vanádio. Quanto às variáveis dimensionais que influenciam o projeto da matriz é importante salientar os seguintes cuidados no projeto: a. Com relação ao desgaste da matriz os principais fatores são a erosão causada pelo deslizamento do material na interface da matriz.prever as condições de atrito e transferência de calor durante o processo.ajustar corretamente as partes para evitar deslocamento no fechamento da matriz. a fadiga térmica associada ao carregamento cíclico de compressão e tração e a fadiga mecânica com tensões locais elevadas (carregamento e descarregamento). d. W. c. GF2 e GF3 apresentam boa tenacidade e resistência ao choque. alterar a geometria em regiões críticas de esforços e para cálculos dos volumes e estimativa do material de partida. V.Características do fenômeno. A ductilidade é uma propriedade verificada por meio do ensaio Charpy. Nos aços. A melhor escolha é realizada por meio do conhecimento das normas técnicas que apresentam as especificações dos materiais. O fenômeno também ocorre nas ligas de alumínio e superligas e neste caso. Podem ser classificados basicamente em duas categorias: . a explicação mais aceita é a perda da coerência dos precipitados com a matriz. Em muitos casos. aos aços inoxidáveis AISI 304. silício. ou seja. limite de ruptura e a tenacidade.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 21 precipitados nucleiam a partir de uma solução supersaturada com a matriz e crescem com o aumento da temperatura. devido à precipitação de carbonetos de cromo nos contornos. Em uma determinada temperatura que favoreça a difusão. Em teores elevados melhora a resistência do aço ao calor e à corrosão. cobre. Das muitas ligas contendo níquel. Níquel: favorece a estabilidade da austenita mesmo à temperatura ambiente. Em temperaturas baixas a difusão atômica é lenta. Ao combinar-se com o enxofre evita a formação de sulfeto de ferro. Adições de cerca de 2 %. que provoca a fragilidade a quente durante a conformação dos aços. Carbono: responsável pela dureza e resistência mecânica nos aços microligados apresenta influencia negativa nos aços inoxidáveis austeníticos. as mais conhecidas são os aços inoxidáveis e os resistentes ao calor. níquel. sendo utilizado desta maneira como desoxidante e desgaseificante dos aços.os que ampliam o campo da austenita. .3%. De uma forma geral são apresentados alguns efeitos destes elementos no aço: Cromo: é um dos elementos mais importantes na composição dos aços inoxidáveis e é o principal responsável pela resistência à oxidação da liga. chamados estabilizadores de austenita (gamagênicos).O efeito dos elementos de liga Os elementos de liga são adicionados aos aços para melhorar as propriedades nas diferentes temperaturas. ou seja. estas fases precipitadas podem apresentar várias composições estequiométricas com diferentes estruturas cristalinas e somente podem ser identificadas por meio da difração dos feixes transmitidos no microscópio eletrônico de transmissão. Neste caso ocorre o empobrecimento de cromo na matriz. ocorrerá o super-envelhecimento. a resistência aos ataques químicos dos contornos de grãos é consideravelmente reduzida quando estes aços são aquecidos acima de 300º C. alumínio e titânio. Manganês: aumenta a soldabilidade dos aços e o limite de resistência à tração com pouca diminuição da tenacidade. nas temperaturas maiores associadas com longos tempos de exposição. como o manganês. que são estabilizadores de ferrita (alfagênicos). Promove o aumento da resistência da ferrita nos aços microligados e nos ferros fundidos um eutético com teor de carbono menor que 4. molibdênio. carbono e nitrogênio. aumentam a resistência à corrosão em altas temperaturas. Favorece a decomposição da cementita metaestável (Fe3C) em grafita e ferrita. É possível.2. não ocorre precipitação apreciável e o endurecimento é demorado. Nos inoxidáveis AISI 304. Quanto ao super-envelhecimento e a diminuição da dureza do material. fósforo. Existem vários mecanismos para explicar o fenômeno do endurecimento através do envelhecimento e o mais aceito na literatura é que o aumento da dureza ocorre pela dificuldade do movimento das discordâncias conforme modelo proposto por Orowan. a redução da dureza e da resistência mecânica do material. 6. o efeito é acelerado e os precipitados formados provocam o aumento da dureza e da resistência mecânica do material. O níquel é adicionado para aumentar a dureza. apenas no estágio avançado de super-envelhecimento. Este elemento também é usado como desoxidante no processo de fusão do aço. mas sua ação é menor que a do silício. Quanto maior seu teor na . a observação destas partículas por microscopia convencional. com o crescimento contínuo dos precipitados aumenta a heterogeneidade com a matriz.cromo. Posteriormente. Silício: apresenta uma grande afinidade com o oxigênio. cobalto. tungstênio. porém. 000 anos atrás. com registros datando de cerca de 7.1. Pérsia. pois promove a formação de carbonetos. Isto evoluiu para a fabricação de moedas. mas fragiliza a liga. componentes estruturais para aeronaves e peças para turbinas de motores a jato. O forjamento a quente é o mais comum. Por volta de 1600 A. 7. bielas. São vários os processos de conformação mecânica. Este desenvolvimento permitiu o ingresso definitivo do forjamento na indústria.C. Matrizes mais complexas foram usadas em Roma. produzindo formas básicas que são posteriormente usinadas. Os componentes mais comuns são os eixos de manivela para motores (virabrequins). os artesãos que dominavam as técnicas do forjamento eram tratados com muito respeito e consideração. Também estão presentes nos aços elementos químicos residuais como o fósforo e o enxofre que apresentam grande influência na tenacidade e soldabilidade. como processo de fabricação. o forjamento é um importante processo industrial.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 22 liga. excêntricas e de parafuso). Atualmente.C. A seguir serão feitas considerações sobre os principais métodos de fabricação por meio da deformação mecânica. por volta de 200 A.. no final do século VIII D. engrenagens. Grécia. Muitas vezes os componentes podem ser obtidos por diferentes processos de fabricação e a melhor escolha implica no conhecimento dos esforços aplicados. cujos registros datam de cerca de 800 A.1. jóias e uma variedade de utensílios. Índia.1. placas de pedra gravadas foram usadas como matrizes para gravação em ouro e prata. 7. A evolução do forjamento permaneceu estagnada durante muitos séculos.C. largamente utilizado na fabricação de componentes de elevada resistência principalmente na indústria automotiva e aeroespacial. 7. Obs 2: no ferro fundido o fósforo melhora a fluidez e o preenchimento de paredes finas nos moldes na fabricação pelo processo de fundição. menor será sua resistência à corrosão.O PROCESSO DE FORJAMENTO O forjamento é o mais antigo dos processos de transformação mecânica de metais. Além disso. A influência das impurezas dissolvidas depende da quantidade. Obs 1: em alguns casos o enxofre é adicionado aos inoxidáveis para favorecer a usinabilidade. até o surgimento do martelamento com guia.C. Há evidências de que o forjamento foi usado no Egito antigo. Naquela época. lingotes de aço e outras ligas metálicas são submetidos a operações primárias de forjamento. A ação das matrizes se dá mediante a aplicação de golpes rápidos e repetidos (martelos de queda livre ou acionados) ou pela aplicação lenta de intenso esforço compressivo (prensas hidráulicas. nas condições de trabalho. mediante um processo semelhante. distribuição e tamanho das partículas.Definição Forjamento é um processo de conformação provocado pela ação de tensões compressivas diretas.OS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA. Nos contornos de grão que reduzem a ductilidade e aumentam a fragilidade do material. . produtividade e o custo. na ilha de Creta. China e Japão para a fabricação de armas. As matrizes de forjamento livre são. embora operações de desbaste de lingotes devam ser feitas em prensas hidráulicas.1. Figura 7. planas ou com ligeiros contornos superficiais que auxiliam a conformar a peça.1 – Desenho esquemático de forjamento livre em matriz aberta. bem como da diminuição da porosidade interna nas peças. na maioria das aplicações. Um exemplo de forjamento em matriz aberta é a transformação de grandes lingotes fundidos de aço com seção quadrada ou hexagonal em barras de seção transversal circular. A habilidade do operador é um fator importante para o êxito nestas operações. No forjamento livre a quente é possível a obtenção de uma estrutura metalúrgica favorável em razão dos fenômenos de recuperação e recristalização.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 23 7.2. eixos e esboços de grandes dimensões.Forjamento livre (matriz aberta) É a forma mais simples para fabricação de anéis. . a peça deve ser manipulada freqüentemente (girando-a periodicamente e/ou movendo-a para frente e para trás) para se atingir a mudança de forma desejada. Além disso. O processo é de baixa produtividade e normalmente realizado com martelos. CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 24 Figura 7. Figura 7. .3 – Forjamento a quente de peças em matriz aberta.2 – Equipamento para manipular material para forjamento livre em matriz aberta. . o dimensional do tarugo.5 –Forjamento a quente de peças complexas em matriz fechada.1.4– Desenho esquemático de forjamento em matriz fechada.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 25 7. As peças apresentam homogeneidade estrutural e melhor qualidade dimensional podendo ser conformadas em várias etapas. É importante o controle da temperatura de aquecimento. O processo é de alta produtividade e normalmente realizado em prensas mecânicas.3. da matriz e do inserto.Forjamento em matrizes fechadas É utilizado para fabricação de peças com geometrias complexas. Figura 7. A sobra de material a ser eliminada na rebarbação é importante para garantir o preenchimento da matriz e acomodar defeitos de forjamento. Figura 7. CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 26 Figura 7.6 – Etapas do forjamento. 7.1.4- Forjamento a frio São considerados os processos básicos de recalque e extrusão. A seqüência do processo é o corte, seguido da lubrificação e forjamento. Os recozimentos intermediários se necessários em função do encruamento do material. Figura 7.7 – Peças forjadas a frio. CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 27 7.1.5- Os equipamentos para forjar Figura 7.8.a – Martelo de queda livre. Figura 7.8.b – Martelo de dupla ação. a- martelo em queda livre: consiste de uma base que suporta colunas, nas quais são inseridas as guias do suporte da ferramenta, e um sistema para a elevação da massa até a altura desejada. b- martelo de dupla ação: a massa de carga é conectada a um pistão contido em cilindro no topo do martelo. 7.1.6- Determinação do trabalho realizado para forjamento com redução definida. dW = F dh = σd S dh (1) (2) Como o volume é constante → Vo = So ho e V1 = S1 h1 Então: dW = σd V/h (dh) → W = σd V ∫ dh/h W = σd V ln ho/h1 (3) Finalmente a força necessária para deformar a barra de h0 para h1 será: F = σd V ln (ho/h1) (ho – h1) = σd V ln (ho/h1) e (4) - Determinação da altura da queda de um martelo com peso conhecido para deformar: CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 28 W = mgh (5) → Considerando W em (3) teremos: h = σd V ln (ho/h1) mg Em outros casos a força de deformação F para uma prensa pode ser determinada por meio da seguinte equação: F = Vc rd ln (s1 / s0) e onde: Vc é o volume do material. rd é a resistência real à deformação. s0 e s1 são as áreas inicial e final da peça. e é o esmagamento realizado = ho – h1 Da mesma forma a força de deformação para um martelo em queda livre pode ser dada por: F = qhη/e onde: q é o peso do martelo h é a altura da queda ηé o coeficiente de rendimento e é o esmagamento realizado = ho – h1 7.1.7- Vantagens do processo - elevado aproveitamento do material e grande produtividade conforme dimensional do produto e capacidade do equipamento; - resistência elevada das peças forjadas comparadas com a das peças fundidas tem como conseqüência a possibilidade de redução das dimensões de um elemento de máquina. Ex.: em um eixo virabrequim forjado pode ser reduzido em até 20% do peso proporcionando uma redução do consumo de combustível; 7.1.8- Recalque O recalque é considerado similar ao forjamento livre, onde um recorte bruto do material é reduzido por compressão entre duas interfaces paralelas, geralmente planas. Figura 7.9- Modelo esquemático do recalque e peça recalcada. As últimas etapas da laminação a quente e a maior parte da laminação a frio são efetuadas comumente em múltiplos conjuntos de cilindros denominados trens de laminação.PROCESSO DE LAMINAÇÃO A laminação é um processo de conformação mecânica onde o material é forçado a passar entre dois cilindros que giram em sentidos opostos. Normalmente. como pode ser visto na figura abaixo. Durante o passe no laminador.o metadinâmico que se inicia durante e se completa após a deformação do material. a resistência à deformação do material e o atrito entre os cilindros e o material. Na laminação à quente existem três processos de restauração dos grãos: . Por volta de 1600 a laminação do chumbo e do estanho era realizada à temperatura ambiente.Recristalização Inicialmente na laminação a quente.1. As principais variáveis do processo são o diâmetro dos cilindros.a. 8.1 .1.o estático que inicia e termina após a deformação. como chapas. No século XVIII teve início a laminação a quente transformando barras de aço em chapas. por meio de laminadores operados manualmente. A mais antiga ilustração de um laminador é uma gravura de Leonardo da Vinci feita em torno de 1486. Figura 8. a microestrutura do aço consiste de grãos equiaxiais grosseiros de austenita. barras.o dinâmico que inicia e termina durante a deformação do material. .Ilustração esquemática da recristalização estática. os grãos de austenita são deformados e alongados. Etapas opcionais como a decapagem ácida para eliminar carepas ou o esmerilhamento dos “billets” para eliminar defeitos podem ser realizadas. Em geral a laminação de desbaste é feita nos laminadores duo reversíveis enquanto as etapas posteriores são realizadas nas “cadeiras” (estrutura fundida para sustentar os cilindros na dimensão programada). As bandas de deformação podem aparecer dentro dos grãos de austenita.Efeitos da temperatura na laminação a quente 8.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 29 8. para as operações de acabamento. . . O processo de laminação pode ser feito a frio ou a quente com uma seqüência de passes para obter produtos acabados. Os tratamentos térmicos associados ao controle da redução são feitos para atender as propriedades mecânicas finais dos produtos. a laminação a quente é usada para as operações de desbaste e a laminação a frio. placas e perfis. a tensão de escoamento aumenta para um máximo e em seguida cai para um valor constante. Neste caso. outros fatores como temperatura e elementos de liga nos aços têm pouca influencia na . 8.Ilustração mostrando as recuperações estática e dinâmica. chamada de força motriz. a formação de discordâncias e posterior eliminação alcançam um equilíbrio. ou seja. Esta força é responsável pelo início da recristalização estática. pois após certo tempo. mas a tensão de escoamento no regime estacionário não é alcançada.b.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 30 Figura 8.b. Neste caso.Processo de restauração metadinâmico No processo de restauração metadinâmico. 8.2. após a deformação.1. altas taxas de deformação favorecem o processo de recristalização metadinâmica. a recristalização do material se inicia durante a deformação e prossegue no intervalo entre passes.1. Este fenômeno normalmente ocorre na deformação a quente quando a deformação aplicada ultrapassa a deformação crítica. a recristalização dinâmica se inicia quando a deformação aplicada ultrapassa o valor da deformação critica. A cinética da recristalização metadinâmica não depende da deformação.2. Na laminação a quente a recristalização estática normalmente ocorre entre os passes. mas somente da taxa de deformação. que depende da taxa de deformação e da força aplicada. Quando o aço é deformado no estado de austenita em altas temperaturas. Da mesma forma que na recristalização dinâmica. O amaciamento do material devido à recuperação e recristalização estáticas ocorre numa velocidade que depende das condições de deformação e temperaturas anteriores. o material pode continuar a ser deformado sem que ocorra qualquer aumento ou diminuição na tensão de escoamento e esta tensão é denominada de tensão de escoamento no regime estacionário. e as recristalizações estática. O núcleo de recristalização toma lugar preferencialmente nos contornos de grãos e nas bandas de deformação.Processo de recristalização estática Os defeitos na estrutura cristalina principalmente na forma de discordâncias geram uma energia armazenada no material. dinâmica e metadinâmica. Em razão da grande influência da taxa de deformação. como mostrado na Figura 8. aumenta rapidamente com a diminuição da temperatura de deformação e com adição de elementos de liga.1.c. Neste caso.3 . .4. b) Recristalização parcial – ocorre quando a redução na laminação é suficiente para produzir uma microestrutura mista de grãos recristalizados e grãos restabelecidos. Quanto maior o tamanho de grão. Estes grãos formados devido a pequena deformação na região de recuperação permanecem ainda após muitos passes na zona de recristalização parcial. quanto maior a temperatura menor é a redução crítica de recristalização. como pode ser visto na Figura 8. Na laminação. produzindo grãos muito maiores do que os iniciais.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 31 recristalização metadinâmica. maior é a redução crítica de recristalização. c) Recristalização completa – ocorre quando a redução mínima.Fatores que afetam a redução crítica de recristalização A quantidade crítica de deformação. os grãos coalescem ao invés de refinar devido às tensões induzidas com as migrações nos contornos de grãos. Figura 8. Adições de molibidênio. ou crítica de recristalização. a) Recuperação – esta forma de restauração estática ocorre quando o laminador tem redução menor do que o valor crítico para a recristalização parcial.3. O tamanho de grão da austenita recristalizada diminui significativamente com o aumento no grau de redução total. o processo de restauração estático se processa de três formas. especialmente o nióbio. como mostrado na Figura 8. Conforme a quantidade de deformação na laminação. na qual a austenita se recristaliza completamente é atingida.Efeito da quantidade de redução e temperatura de laminação sobre o comportamento da o restauração: o aço ao nióbio foi aquecido para1150 C e o tamanho de grão é aproximadamente180 μm laminado em um passe. 8. principalmente devido à formação de carbonetos que inibem o início da recristalização. nióbio e titânio possuem pequeno efeito na recristalização metadinâmica. que é a redução mínima na laminação na qual a austenita se recristaliza completamente. Em cada extremidade. que recebe o acoplamento para rotação.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 32 Figura 8. Os de ferro fundido com teores de cromo.Cilindros de laminação.6 .Principais partes de um cilindro de laminação.Esquema mostrando cilindros com canais de um laminador fixo. . Figura 8. Os cilindros em geral são peças inteiriças.4 . 8. fundidas ou forjadas.Efeito da redução total sobre o tamanho de grão da austenita no aço nióbio pré-aquecido para 1280o C e 1150o C laminado em multi-passes. estão os "pescoços". São produzidos com aços microligados ou ferros fundidos nodulares e especiais. embora com resistência à ruptura menor. níquel e molibdênio apresentam melhor resistência ao desgaste do que os de aço.2.5 . que se apóiam nos mancais e o "trevo". cilíndricos ou cônicos. Figura 8. 8.Esquema de um laminador com 6 cilindros agrupados. d.conforme o tipo de produto fabricado: perfis.7. Figura 8.Disposição de cilindros na cadeira quádruo.Esquema de uma cadeira universal .Classificação dos laminadores Pode ser feita segundo diferentes critérios: a.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 33 8.conforme as condições de trabalho em laminadores para trabalho a quente e a frio. c. Figura 8. trilhos.9.3. b. contínuo (tandem).em função ou programa de produção como primários e acabadores. em zigue-zague (cross-country).Conforme a disposição das diversas cadeiras de laminação: em linha (trem tipo Belga). Figura 8. arame.Esquema de um laminador Sendzmir. Figura 8.10. 12 – Esquema mostrando um trem contínuo de laminação.13 – Esquema e foto de laminação de cilindros.11.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 34 Figura 8. .Esquema de um laminador tipo Grey. Figura 8. Figura 8. 1. a.chapa grossa laminada a quente: espessura entre 5.chapa fina laminada a quente: espessura entre 1.38 e 3.20 e 5.4 .0 mm b.Denominações dos produtos semi-acabados: norma NBR 6215 a.4. .0 mm. tarugo ou palanquilha: produto semi-acabado com as arestas arredondadas de comprimento entre 50 e 125 mm e relação entre altura e largura igual ou menor que 2.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 35 8. placa: produto semi-acabado com espessura maior que 80 mm e relação largura e espessura maior que 4. Figura 8.0 mm a 12. c. c.14– Características e geometrias de produtos acabados. bloco: é um produto semi-acabado com as arestas arredondadas de comprimento entre 150 e 300 mm e relação entre altura e largura igual ou menor que 2.chapa fina laminada a frio: espessura entre 0.7 mm. b.Denominações dos produtos laminados planos Os produtos são denominados conforme a espessura e largura final da chapa. 8. Produtos laminados longos • Perfis estruturais: vigas H. etc.27 mm e com largura igual ou inferior a 32 mm.2.folha: espessura igual ou inferior a 0. 8.15. placas de apoio. carros de transporte de lingotes.4. etc. talas de junção. e.38 mm e com largura mínima de 500 mm fornecido em bobinas ou com comprimento definido. cantoneiras. elevadores.Aços laminados não planos. laminado a quente utilizado como matéria-prima de trefilação. vigas Z. • Fio-máquina: material de seção geralmente redonda com diâmetro de 5 a 13mm. Figura 8.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 36 d. • Trilhos e acessórios: trilhos para ferrovias. vigas I.Seqüência de forjamento de uma peça a partir de uma barra redonda laminada. . vigas U.fita de aço para embalagem: espessura igual ou inferior a 1. pontes rolantes. Figura 8.16 . Consideram-se três as etapas de conformação destes tubos: 1.18. Um mandril é mantido com uma haste enquanto um suporte pneumático guia o bloco a ser laminado. Figura 8.Elemento de máquina. Figura 8. 3.17– Vigas para ponte rodo-ferroviária. 2.19.Diagrama esquemático da laminação de tubos.redução do lingote com o diâmetro interno desejado.Laminação de tubos sem costura.Produtos especiais 8.5.laminação longitudinal do bloco contra um mandril cilíndrico interno. 8.5.fabricação de um bloco oco espesso por meio do puncionamento de um bloco maciço. O laminador contém os cilindros de trabalho e o de guia. .a.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 37 Figura 8. O desenho esquemático dos conjuntos está mostrado na Figura 8.21 – Laminação de tubos com costura. 8.c. Figura 8.5.b. . 8.Laminação de fios retangulares O laminador foi projetado com quatro discos adaptados a eixos e mancais fixados em uma placa. O posicionamento dos módulos em forma de cruz permite a movimentação dos conjuntos nas direções horizontal e vertical tornando possível o ajuste do fio na dimensão desejada.Laminação de tubos com costura Os tubos com costura são dobrados a partir de chapas e soldados por resistência enquanto os sem costura são produzidos a partir de tarugos aquecidos e perfurados.20– Laminação de tubos sem costura com mandril e tarugos (processo Mannesman).CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 38 Figura 8.16.5. Figura 8.Diagrama esquemático dos conjuntos mancal/eixo/disco. .23. É interessante verificar o perfil arredondado das arestas para evitar as tensões residuais críticas envolvidas com o grau de deformação.24 é observada uma amostra de fio retangular obtida no laminador projetado. Figura 8.22.Vista lateral do laminador.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 39 A matéria prima inicial é o fio redondo que será deformado na dimensão retangular adequada às exigências das normas ortodônticas. Na Figura 8. no instante em que a chapa entra em contato com os cilindros de laminação. c.Secção transversal do fio 0. Então: Figura 8.6.desgaste da superfície do material e do ferramental.Considerações sobre o atrito durante a laminação Na laminação o atrito é provocado pelo contato entre as superfícies do cilindro e do material com os seguintes efeitos: a. a laminação só é possível quando a força de atrito é suficiente para “agarrar” a chapa e puxá-la para o interior dos cilindros. 8.25. duas forças atuam sobre a mesma: N a força normal à superfície do cilindro e T. b. para que a chapa seja arrastada para os cilindros (processo de “mordida”). Fx deverá ser maior que zero.24. Conforme a Figura 8.N senα > 0 .25 – Forças que atuam entre a chapa e os cilindros de laminação.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 40 Figura 8. a força de atrito tangente ao mesmo.022’ laminado. No entanto.016’x0.alteração dos estados de tensão na deformação com tensões residuais no produto. Fx = T cosα .aumento da energia necessária para deformação. Seja F a resultante destas forças. Figura 8.26 é mostrado o arco de contato AC correspondente ao contato da chapa com os cilindros de laminação.Contato entre a chapa e o cilindro de laminação mostrando o arco de contato AC.N senα > 0 e N (k cosα .senα) > 0 Dividindo por cosα teremos k – tg α > 0 e Finalmente k > tgα Neste caso.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 41 Se T = kN. o ângulo α determina a relação com o coeficiente de atrito. A figura representa apenas uma metade da região.26. então kN cosα . Assim. Na Figura 8. considerando o triângulo retângulo ABO e sendo L a projeção do arco AC na configuração geométrica abaixo teremos: sen α = L/R Supondo que: Então sen α = L/R e finalmente sen α = (Δh/r)1/2 Para que a chapa passe pelos cilindros é necessário que: k > tg α (1) onde: A deformação convencional durante o processo é dada pela seguinte equação: . Os principais fatores que influenciam o processo são os esforços predominantes de compressão indireta. A qualidade superficial e dimensional é excelente com propriedades mecânicas controladas por meio da redução e tratamentos térmicos de recozimento intermediários quando a redução da ductilidade provoca a diminuição da conformabilidade. tubo e arame ou fio. O conhecimento dos esforços e das variáveis envolvidas no processo permite reduzir os tempos de parada de máquina. Em geral é realizada a frio com pequenas reduções de seção por passe. As barras finas são denominadas de arames ou fios. 9. 9.d ( 1.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 42 e = 1 . . Em geral a denominação de arame é para fins mecânicos e fio no caso de fins elétricos. No século XIV.2 → afastamento dos cilindros diminui o ângulo α e a redução. dimensionar eficientemente a velocidade de trefilação e reduzir o desgaste das fieiras.PROCESSOS DE TREFILAÇÃO A trefilação é um processo para obter produtos com seções de geometrias diversas pela tração em uma matriz denominada fieira que define o perfil do trefilado.hf .cos α ) hi Obs. diminuição da ductilidade e aumento da resistência mecânica. o atrito na fieira e a lubrificação. A lubrificação pode ser por imersão ou por aspersão.Tipos de trefilados com relação ao diâmetro da seção transversal. tubos e perfis diversos.7.Classificação dos produtos trefilados Os produtos são classificados em barra. soluções ou emulsões de óleos em água e graxas. e os tipos de lubrificantes são os sabões sólidos ou em pó. Figura 9.1 → μ = tg α condição de redução máxima.1.Defeitos na laminação A laminação a frio provoca um forte encruamento e pode ser necessário um tratamento de recozimento para melhorar a planicidade da chapa e corrigir o patamar de escoamento. Obs.1 . 8. barras. a trefilação teve um grande avanço. De 1850 a 1870 em razão da difusão do telégrafo e a conseqüente demanda por fios condutores. Nos aços de baixo carbono deformados próximos à tensão de escoamento podem ocorrer linhas de distensão e é necessário fazer uma ligeira redução a frio. Rudolph de Nuremberg desenvolveu o primeiro equipamento mecânico industrial para trefilação. Também pode ocorrer o defeito casca de laranja associado à granulação grosseira do material. Os produtos são fios. 87 + ((1 − r ) r ). α . O cálculo da carga na trefilação pode ser feito pela seguinte expressão: ⎛ A0 Pt = σ e ln⎜ ⎜A ⎝ 1 _ _ ⎞ ⎟ ⎟(1 + μ . Obs. → não considera o efeito do atrito.φ . Vol. A1 . φ .ângulo de abordagem (semi-ângulo da fieira). Os esforços são predominantes de compressão indireta com atrito entre a matriz e o material a trefilar. . μ . A1 ) ⎠ σ e é a tensão de escoamento média em tração uniaxial. úmidos com soluções ou emulsões de óleos em água. Em seguida são mostradas velocidades permissíveis para alguns materiais: • 600 a 1500 m/min para fios de aço.fator de deformação redundante Rowe dado pela seguinte forma: φ = 0.Características do processo A velocidade de trefilação pode variar conforme o equipamento e tipo de material. cot g (α ).coeficiente de atrito médio na zona de redução da fieira.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 43 9. e os tipos de lubrificantes são secos no caso de sabões sólidos ou em pó. • 1200 a 2500 m/min para fios de cobre. Uma aproximação para deformação homogênea é apresentada abaixo: Edf = σe ln (Ai / Af ).senα onde a redução de passe r é dada por (A0 – A1)/A0 Em geral as equações dos processos apresentam discrepâncias entre os esforços medidos e os valores calculados conforme os diferentes modelos.2 – Tensões de tração (στ) e de compressão (σχ) na trefilação. • 10 a 100 m/min para barras. A lubrificação pode ser por imersão ou por aspersão.2. → σe é a tensão de escoamento média dentro da zona de deformação → Vol é o volume do material trefilado → Ai e Af são as áreas da secção inicial e final Figura 9. ou pastas e graxas. A0 – área transversal inicial da peça (arame).área transversal do arame após a trefilação. quanto mais dúctil for o material. Figura 9. maior pode ser o ângulo da fieira. a segunda é chamada cone de trabalho onde o fio é deformado e a terceira é o cone de saída que facilita a saída do fio.3. A primeira denominada cone de entrada direciona e permite a lubrificação do fio. O ângulo da fieira.4 – Alguns modelos de fieiras.Fieira A fieira é constituída por três partes cônicas e uma parte cilíndrica. Em geral. . l – cone de entrada II – cone de trabalho III – zona cilíndrica ou cilindro de calibra IV – cone de saída Figura 9.4 mm de diâmetro são feitas de vídea (metal duro com a composição típica de 95% de carboneto de tungstênio e 5% de cobalto) e para fios finos são feitas de diamante.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 44 9.3– Perfil esquemático de uma fieira para trefilação Os ângulos das fieiras estão associados com a ductilidade de cada material. o comprimento da zona cilíndrica é dependente das condições de atrito entre o metal e a fieira. comumente tem valores compreendidos entre 5° e 25°. O comprimento da parte cilíndrica varia de zero a dois diâmetros. Na parte cilíndrica ocorre o ajuste do diâmetro do fio. Por outro lado. ou do cone de trabalho. As fieiras para trefilar fios grossos e médios com até 1. Abaixo são mostrados desenhos esquemáticos e equipamentos de trefilação.7. O fiomáquina em geral apresenta microestrutura não-homogênea com defeitos superficiais.6– Trefilação utilizando sarilho. vergalhões e arames são basicamente os mesmos. óleo ou solução alcalina de sabão.Trefilação de arames ou fios Os métodos envolvidos na trefilação de barras. Figura 9. O fio-máquina é mergulhado em um tanque de água para enxágüe e.Vista lateral do sarilho após acumulação . Para estiramento a seco é utilizada graxa ou pó de sabão como lubrificante e para estiramento úmido. Figura 9. em um tanque de cal ou de bórax. sendo necessário submetê-lo previamente a um tratamento térmico de recozimento. A decapagem química convencional é realizada pela submersão do fio-máquina em ácido sulfúrico ou clorídrico. Este revestimento servirá como absorvedor do lubrificante na trefilação por via seca e também para neutralizar qualquer ácido remanescente da decapagem.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 45 9. O processo de trefilação de arames de aço inicia com o fio-máquina laminado a quente e com com diâmetro mínimo de 5. Figura 9.4. em seguida. O óxido de ferro é atacado pelo ácido e os íons Fe+3 entram em solução à medida que o gás hidrogênio é formado na superfície. Posteriormente é decapado a fim de eliminar carepa que pode resultar em defeitos superficiais no produto ou desgaste da fieira.5 mm.5 –Decapagem química de fio-máquina em ácido sulfúrico. embora os equipamentos utilizados variem para os diversos tamanhos de produtos. 10– Trefiladora com 3 sarilhos modelo Morgan.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 46 Figura 9. .8 – Máquina de trefilação cônica. Figura 9.Esquema de uma máquina de trefilar em série com deslizamento.9. roldan fieira fieira fieira fieira 1º anel bobin 2º anel 3º anel tambor sem deslizament carret rotaçã entrad translação (por saíd Figura 9. CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 47 Figura 9.11 – Máquinas de trefilar em série. Uma importante revolução no processo ocorreu na Alemanha por volta de 1890. como um processo industrial. foi desenvolvida por volta de 1800. quando a primeira prensa de extrusão horizontal foi fabricada para extrudar metais com ponto de fusão mais alto do que o do chumbo. 10. Figura 10. O equipamento utilizava um falso pistão para evitar o aquecimento da haste principal. na Inglaterra. Inicialmente foi utilizada uma prensa hidráulica para extrusão de tubos de chumbo.EXTRUSÃO A extrusão. durante a Revolução Industrial. .1.Desenho esquemático da extrusão direta e indireta. Os processos de forjamento a frio. Cu) em razão da menor resistências ao escoamento e menor temperatura de fusão.extrusão a frio: • pequenas reduções da seção em vários estágios para obtenção de peças com precisão. Ex: extrusão de titânio e aço na faixa de 980 a 1260oC e ferramental a ±500oC. \ A B Figura 10. Geralmente são extrudadas ligas não-ferrosas (Al. 10. Mg.a.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 48 A extrusão é um processo de compressão realizado a quente ou a frio onde o material é forçado a fluir através de uma matriz.2 – Perfis de ligas de alumínio e cobre fabricados pela extrusão a quente.Generalidades O esforço de compressão é exercido por meio de um êmbolo que empurra o metal contra uma matriz com o perfil desejado. tubos e outros perfis. recalque e cunhagem por meio de prensas são similares aos de extrusão a frio.2. Materiais com maior resistência à deformação e altas temperaturas de fusão podem fixar na parede da câmara.2.1 . de modo a produzir barras.b. .extrusão a quente: • grandes reduções de seção em uma única etapa • maioria dos processos para produtos semi-acabados (barras) e acabados (perfis e tubos). O comprimento do produto extrudado é limitado pelo volume do tarugo e dimensional da matriz. Isto pode ser minimizado com o uso de lubrificantes ativos e pressões elevadas. 10. 10. Figura 10.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 49 Figura 10. 10. Na extrusão a quente este problema é agravado pela presença de uma camada de óxidos na superfície do tarugo que favorece a formação de defeitos no produto extrudado.3 – Exemplos de peças obtidas por extrusão a frio.extrusão direta: O material é colocado no interior de um recipiente e um pistão comprime forçando-o a fluir através de uma matriz situada na extremidade oposta.4 – Extrusão direta. Na extrusão direta o atrito existente entre a superfície do tarugo e as paredes do recipiente quando o material é forçado a deslizar em direção à abertura da matriz causa um substancial aumento na força de extrusão. .3 – TIPOS DE EXTRUSÃO a. em sentido oposto ao movimento do pistão.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 50 b. A força no êmbolo é muito menor que na extrusão direta convencional. Quando o pistão avança no interior do recipiente o metal é forçado a fluir através do orifício da matriz. .extrusão hidrostática: O atrito pode ser eliminado envolvendo o tarugo com um fluido no interior do recipiente que é pressurizado pelo movimento do pistão.5 – Extrusão inversa. Isso evita que o fluido escoe pela abertura da matriz quando o recipiente é inicialmente pressurizado. Figura 10. c. Deste modo. que deve possuir em uma das extremidades uma geometria que se adapte ao ângulo da matriz. Figura 10.extrusão inversa: A matriz é adaptada ao pistão.6 – Extrusão inversa para seções tubulares. Na produção de seções tubulares é utilizado um pistão com diâmetro menor que o do recipiente para o metal fluir ao redor da matriz e gerar um produto em forma de copo (Figura 54). não há atrito com a parede do recipiente e o atrito no orifício da matriz é reduzido. pois não há atrito entre o tarugo e a parede interna do recipiente. Uma desvantagem do processo é que ele requer a preparação do tarugo inicial. A força de extrusão é menor que na extrusão direta. A característica do processo é importante como na extrusão indireta onde a tendência de trincas superficiais e o desgaste do ferramental são menores embora a . Figura 10. d.4. o efeito do atrito e a transferência de calor do material durante o processo. que mantém a velocidade do pistão no nível necessário para a extrusão.a variação de temperatura que é influenciada pela geração de calor com a deformação plástica. temos o chamado acionamento óleo-dinâmico e.tensão de escoamento e ductilidade determinam a capacidade de extrusão do material. 10.As variáveis do processo e a lubrificação Os principais fatores que afetam o processo de extrusão: a. A prensa é essencialmente um conjunto cilindro-pistão hidráulico. ou com o emprego de um acumulador de pressão. No primeiro caso.as prensas devem ter grande capacidade de carga para deformar o material. onde o cilindro necessita constante alimentação de líquido sob pressão para movimentar o pistão.7 – Extrusão hidrostática. b.5.Equipamentos de extrusão São utilizadas prensas hidráulicas horizontais e verticais com capacidade superior a 1000 toneladas de ação contínua ou por acionamento hidro-pneumático.8 – Desenho esquemático de uma prensa horizontal para extrusão de perfis.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 51 Figura 10. no segundo caso.as dimensões geométricas são limitadas pelo equipamento e tamanho da haste. 10. c. A alimentação do cilindro é feita com o auxílio de uma bomba hidráulica. o acionamento é hidro-pneumático. Fig. 10.950 875 .250 375 . Grafite e vidro são utilizados para reduzir o desgaste e isolar o material do ferramental durante o processo. 1997) Em geral é utilizada a lubrificação em ligas com maior temperatura de fusão como as de níquel. MG e Zn) podem ser extrudadas sem lubrificação. Tabela 1 . A lubrificação é importante para reduzir a região da zona morta onde ficará o material que não consegue escoar pela matriz.2200 . Os processos de extrusão são feitos com ou sem lubrificação.Esforços mecânicos e trabalho de deformação no processo de extrusão (Altan.475 650 .CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 52 velocidades de fabricação possa ser maior. titânio e aço e também para reduzir a zona morta nos processos. Na figura abaixo é mostrada a variação da carga de extrusão para os processos direto e indireto.9.1300 975 . Ligas com menor temperatura de fusão (Al.Faixas de temperatura de extrusão para vários metais: METAL Chumbo Ligas de alumínio Ligas de cobre Aços Ligas refratárias TEMPERATURA OC 200 . 10.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 53 10.10. O processo Mannesman mostrado na Figura 8.7. Ao = área Inicial. além de outras variáveis como a temperatura e a velocidade de extrusão. onde um tarugo aquecido é rotacionado contra um mandril que conforma o diâmetro interno. Af = área final e K = constante de extrusão com valores estimados conforme a Figura 10. também é utilizado na fabricação de tubos sem costura. A operação de acabamento interno é feita por mandrilagem através da rotação do tubo contra um mandril.21.8.Defeitos da extrusão Conforme as condições podem ocorrer vários tipos de defeitos.10 – Alguns valores da constante de extrusão K em MPa para diferentes materiais 10.6 – Equação para determinar a força de deformação A força requerida para o processo depende da resistência e variação de área no material. Os tubos sem costura utilizados em condições de grandes esforços de pressão como na prospecção geológica geralmente são fabricados pelo processo de extrusão.Fabricação de tubos por extrusão e mandrilagem. Na extrusão a quente os defeitos são causados .20. Figura 10. Uma equação aproximada para determinação da força de extrusão é dada pela seguinte equação: ⎛A F = A0 K ln⎜ 0 ⎜A ⎝ f ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ onde: F = força de extrusão. Os tubos com costura utilizados para esforços pequenos são fabricados por meio do dobramento de tiras unidas através de soldagem por resistência e pressão conforme a Figura 8. do atrito na câmara e na matriz. que afetam a resistência e a qualidade do produto final. similar à situação da região de estricção em um corpo de prova submetido ao ensaio de tração. lubrificação insuficiente (“chevron”). Figura 10. Figura 10.Modos de escoamento na extrusão. Defeitos “chevron” causado pela extrusão a frio. temperatura ou velocidade excessiva.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 54 por escoamento incorreto. fratura tipo ponta de flecha ou “chevron” o defeito é atribuído à tensão hidrostática de tração na linha central.12. Na extrusão a frio os defeitos são causados por geometria inadequada das matrizes.11. No caso de trincas internas conhecidas como trincas centrais. impurezas na matéria-prima ou escolha inadequada da temperatura e velocidade de extrusão. ou trincas por deformação. . b.1– Ferramental de corte.2. cápsulas e gravações em relevo nos processo de cunhagem. No caso da cunhagem também é considerada uma operação de estampagem realizada a frio em materiais dúcteis onde a superfície da peça é restringida pela matriz (talheres e moedas). seções curvas.blank (material inicial): deve ser analisada a composição química.Características do processo É um processo realizado geralmente a frio em equipamentos sofisticados com prensas de várias estampas para conformar a peça até a dimensão final.prensa e ferramental: deve ser projetado o equipamento com capacidade suficiente para deformar o material e manter o dimensional especificado utilizando corretamente as matrizes de estampagem. 11.ambiente: são importantes a temperatura e umidade do local de operação. planicidade e espessura do material de partida. 11.2 – Etapas para fabricação da peça. tensão de escoamento. Vários são os modelos tais como flanges. Figura 11. O corte é a operação inicial para fabricação de uma peça por estampagem. c. é comum a fabricação do componente em várias etapas. Também são usados métodos de simulação para identificar limitações do processo. É importante o controle da relação entre espessura da chapa e o blank (matéria prima inicial) para evitar deformação da peça.3. e que deve ser determinada em função do comprimento final da peça. Na estampagem profunda em peças com formato de copo tais como calotas e cápsulas. Figura11.ESTAMPAGEM DE CHAPAS A conformação mecânica de chapas é muito utilizada principalmente na fabricação de componentes para indústria automotiva. pois existe a denominada linha neutra.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 55 11. d. No dobramento é importante manter a relação do raio de curvatura com a espessura da chapa. A viscosidade do lubrificante é um fator importante e influi na distribuição na superfície do estampo.lubrificação: deve ser homogênea na superfície do material. calotas. .Variáveis que afetam a operação de estampagem a. que não sofre deformação. elo e rolo de corrente transportadora → aço inox 410L . . No setor automobilístico é comum o uso de componentes produzidos por essa rota.METALURGIA DO PÓ 12. como.1909 → produção de filamentos de tungstênio para lâmpadas incandescentes.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 56 12. metal duro e associação de diferentes metais na peça acabada. outras vantagens são: a.produzir peças de metais refratários (W.buchas para máquinas agrícolas → FeCuC .capa de rolamento de bicicleta → FeNiCuC (cementação com dureza de 60RC) . Permite ainda grande produtividade com a automatização de todo o processo. engrenagens. discos de corte. b. c. É importante projetar o dimensional da matriz considerando a eliminação dos poros e a densificação do compactado. Basicamente consiste na compactação de pós na forma do componente desejado seguida da sinterização para que o mesmo adquira resistência mecânica similar à peça fabricado por outros processos convencionais.95% 12. as propriedades obtidas são comparáveis às das peças fabricadas por processos convencionais de fundição e conformação mecânica. Mo.obter peças com porosidade controlada como filtros metálicos e mancais autolubrificantes.3. portanto economizam energia. Ta) impossíveis ou muito difíceis de serem obtidas por processos convencionais envolvendo fusão. c.Atualmente → peças com geometria complexa e processo de fabricação para ligas refratárias de uso geral. discos e mancais.êmbolos para compressor de geladeira → FeC .compactação em matrizes: é desejável que a pressão seja homogênea em toda a matriz.Características: A metalurgia do pó é uma rota alternativa para produção de peças metálicas. Embora o processo apresente limitações quanto ao tamanho e quantidade de peças produzidas.sinterização para unir as partículas e aumentar a resistência mecânica da peça.obtenção de materiais compósitos (metais com não-metais) como discos de fricção. A seguir são apresentados produtos e ligas respectivas. As peças apresentam excelente acabamento superficial e precisão dimensional com redução reduzindo de diversas operações de acabamento.engrenagem de motor → FeNiC . O valor para ligas em geral é de aproximadamente 5 ton/cm2. .Etapas de fabricação a.1829 → primeiro processo foi a compactação de platina com pó. As temperaturas na sinterização são menores do que aquelas exigidas na fusão e. pois há uma quantidade mínima para ser competitivo.1. b. A metalurgia do pó apresenta vantagens econômicas porque utiliza exatamente a quantidade necessária da matéria prima na confecção do produto final.2. c. 12.mistura de pós conforme distribuição granulométrica adequada para favorecer a homogeneização durante o processo de compactação. Além destes aspectos econômicos.núcleo para alto falante → Fe puro 99.HIstória a. b. Produz partículas esféricas e é um processo de elevada pureza.6. Utiliza-se como eletrólito uma solução de um sal contendo a espécie metálica desejada. É um processo versátil que permite a produção de pós de metais puros e de ligas metálicas.processos mecânicos: Consiste na moagem de metais duros e frágeis geralmente em moinhos de bola. O processo pode ser muito limpo quando utiliza-se gases inertes como Ar ou He. por exemplo. Em alguns casos especiais pode-se obter pós metálicos amorfos. o Cu e o Mo. A microestrutura dos pós é muito refinada devido ao processo de solidificação rápida envolvido. No caso do cobre.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 57 12. Permite a produção de metais muito puros que na forma de placas friáveis ou esponjas são depois moídos. c. produtividade e dimensões definitivas da peça. usa-se sulfato de cobre.atomização a água: limitado a metais que não sofrem muita oxidação ou cujos óxidos possam ser facilmente reduzidos posteriormente.5. 12.Vantagens do processo: Rapidez do processo. Produz partículas irregulares. . 12. . O óxido de ferro é reduzido pelo CO produzindo uma “esponja de ferro” que depois passa por processos de moagem e peneiramento.atomização a vácuo: desintegração do líquido pela expansão de gases em solução sob vácuo.4. Os metais mais comumente produzidos por essa técnica são o Fe. .Desvantagens do processo: Limitação dimensional das prensas para homogeneização do pó. como na produção de pó de Cu. Durante a moagem há aumento das superfícies das partículas favorecendo a soldagem e .Métodos de fabricação de pós a.produção de pós por reações químicas: O método mais comum é a redução de óxidos metálicos por um agente redutor gasoso (CO) ou sólido (carbono).atomização por disco rotativo: um disco rotativo pulveriza um jato de metal líquido produzindo partículas esféricas e de elevada pureza.atomização a gás: as partículas são mais regulares e esféricas. O ar é limitado a metais e ligas pouco reativas. Os métodos de atomização mais comuns são: . Outros gases utilizados na redução de minérios são o hidrogênio e amônia dissociada. complexidade e custo das matrizes. Na produção do pó de ferro o processo mais tradicional é o de Hoganaes onde o pó de minério de ferro é colocado em contato com uma mistura de coque e calcário a uma temperatura de 1270oC. W e Mo. Pode-se utilizar também o ar ou N2. d.atomização: Consiste na fusão do metal e posterior dispersão do mesmo em gotas muito finas.deposição eletrolítica: Consiste na deposição de metais no ânodo de células eletrolíticas. b. A compactação ocorre basicamente em 3 estágios que na realidade se sobrepõem: a – rearranjo das partículas eliminando parcialmente os vazios. mas limitada na dimensão axial pela dificuldade em homogeneizar a compactação do pó. b– deformação plástica das partículas reduzindo ainda mais os vazios. 12.prensagem isostática O pó metálico é colocado em um invólucro flexível que sofre a compressão de um líquido e. c – quebra das partículas e formação de aglomerados por soldagem a frio. A formação de superfícies reativas pode causar oxidação indesejada e para evitá-la é utilizado lubrificante ou moinho selado com gás inerte.Prensa uniaxial para compactação de pós. Figura 12. pode ser compactado sob a ação isostática de um gás quente . posteriormente.1. Pode ser de ação simples ou dupla e feita em múltiplos estágios para garantir densidade uniforme na peça verde.7. Existem várias técnicas de compactação entre as quais: a. b. A prensagem pode ser realizada também a quente com sinterização parcial ou total.prensagem uniaxial Alta produção.Compactação do pó (peça verde) O pó metálico com uma distribuição granulométrica adequada é misturado a lubrificantes e compactado para formar a “peça verde”.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 58 aglomeração das mesmas. isto é.Operações complementares Após a sinterização as peças podem sofrer operações complementares para ajustes dimensionais. no estado sólido embora possa ocorrer sinterização com a presença de fase líquida. Permite a produção de peças complexas.extrusão a quente Consiste na combinação entre compactação a quente e deformação mecânica posterior para fabricação de um componente. Ocorre. mas é um processo mais caro do que a prensagem usual. compactadas e sinterizadas. Outra operação bastante comum é a infiltração onde um metal líquido é forçado para o interior dos poros da peça por capilaridade ou sob vácuo. mais fácil é a sinterização.laminação O pó é comprimido entre dois cilindros produzindo uma tira ou chapa compactada. 12. As atmosferas mais usuais são compostas de CO e CO2 produzidos na queima de gases como metano e propano.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 59 que favorece a homogeneização da peça verde. amônia dissociada. A prensagem isostática a quente pode produzir peças já no estado final de densificação. A força motriz para a sinterização é a redução da superfície livre das partículas e quanto maior a superfície específica. já que fornece “caminhos” energeticamente favoráveis para a difusão. argônio e nitrogênio.cunhagem → para imprimir detalhes nas superfícies. O processo consiste na injeção e simultânea compressão da mistura no molde.re-compressão para aumentar a densidade da peça. f. resistentes e uniformes. b. A sinterização é provocada pela difusão dos átomos dos contornos das partículas e é o principal mecanismo de compactação e redução da porosidade.compactação por injeção São adicionados ligantes termoplásticos aos pós que sob ação de calor são injetados em moldes.8. A presença de defeitos cristalinos facilita esse processo. portanto. e.forjamento e laminação de pré-conformados Combina operações de forjamento e laminação com tarugos de pó compactados. d.9.calibragem → leve prensagem para corrigir pequenas distorções c. c. A sinterização é normalmente realizada em fornos com atmosfera controlada para evitar principalmente a oxidação do metal. É utilizada na produção de peças com grande relação comprimento/diâmetro ou peças com geometrias que não podem ser prensadas uniaxialmente.Sinterização A sinterização consiste na compactação final da peça verde normalmente utilizando valores entre 60 a 75% da temperatura absoluta de fusão da liga. 12. como por exemplo: a. A infiltração permite a obtenção de peças totalmente densas. . Figura 12.Diversos produtos obtidos por metalurgia do pó.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 60 Figura12.3.1. .2.Sinterização das engrenagens compactadas mostradas na Figura 12. para produzir uma pasta semi-fluida de baixa viscosidade com fração sólida aproximada de 50%.Histórico Os trabalhos iniciais foram realizados por Flemings em 1971 no MIT. Figura 13.1.Processo de fabricação A liga metálica é aquecida na temperatura correspondente ao intervalo da composição química desejada.1.Liga de alumínio reofundida com microestrutura globular.1 – Desenho esquemático do forno de reofundição.REOFUNDIÇÃO 13. .b. Figura 13.a.OUTROS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO 13. O material semi-sólido é submetido à agitação maior que 400rpm. São utilizados os conceitos de tixotropia dos fluidos considerando que a viscosidade decresce com o aumento da agitação do líquido.2.1. Após solidificação a microestrutura é globular.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 61 13. 13. 13. Já são utilizados processos híbridos de reofundição com forjamento.controle da velocidade de agitação para homogeneizar o metal.1. c. 14- .diminui trincas a quente → menor choque térmico durante o resfriamento com relação aos componentes obtidos por fundição.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 62 Figura 13. b. 13.Vantagens a.d.e.c.menor porosidade e segregação → estado semi-sólido favorece difusão e solubilidade. para fabricação de palhetas de aços inoxidáveis em turbinas de compressores.1.3.custos tecnológicos para manutenção do sistema mecânico simultaneamente com o controle da temperatura.Característica da liga de alumínio reofundida e a facilidade de corte. b.1.Aplicações Em geral o processo de reofundição é utilizado em componentes de ligas de alumínio para indústria automotiva e aeronáutica.menor desgaste do ferramental → ligas de alumínio são processadas com temperatura de até 100 oC inferior à de fusão.Desvantagens a. 13. cobre. Equipamento: Material: Aplicações: 13. na qual todas as superfícies de trabalho são restringidas.Eletro-recalque Definição: Conformação a quente de uma barra redonda aquecida eletricamente e pressionada contra uma cavidade ou uma matriz plana. medalhas. Equipamento: Recalcadoras elétricas.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 63 A seguir estão apresentados outros processos de conformação mecânica: 13. ligas resistente ao calor. Em pré-conformações ou conformações finais.3 .2 . itens decorativos. Material: Aplicações: Aços carbono ou ligados. etc. prata e ouro Moedas metálicas.Cunhagem Definição: Conformação em matriz fechada. aços inoxidáveis. Prensa ou martelo Aços carbono ou ligados. botões. ligas de alumínio. . resultando na impressão definida da matriz no componente. normalmente executada a frio. Laminação de engrenagens Definição: Conformação de dentes de engrenagens a quente ou frio.5 . Material: Aplicações: Aços carbono ou ligados. Equipamento: Prensas mecânicas ou hidráulicas. Fabricação de matrizes e moldes com impressões relativamente rasas.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 64 13.4 . . rodas dentadas.Endentação (a) em uma câmara e (b) sem restrição Definição: A endentação ou “cravação” é realizada através de um punção em um bloco. Material: Aplicações: Aços carbono ou ligados. Equipamento: Maquina laminadora de engrenagens. Engrenagens. 13. através de laminação entre rolos laminadores com formato de roda dentada. Equipamento: Máquina de repuxo por torneamento. Material: Variações: Aplicações: Aços carbono ou ligados.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 65 13. aços inoxidáveis. Peças de veículos.7 .Forjamento de sinterizados Definição: Forjamento a quente ou a frio em matriz fechada usando pré-formas de pós-metálicos sinterizados (metalurgia do pó). ligas de cobalto.6. . cobre e titânio. titânio e niquel. Componentes empregados na industria aeroespacial tais como ogivas de mísseis e foguetes.Repuxo por torneamento Definição: Conformação a quente ou a frio para componentes na forma de prato. ligas de alumínio. Conformação cônica de tubos. Equipamento: Prensas mecânicas ou hidráulicas. combinando-se rotação e pressão com redução da espessura. Material: Aplicações: Aços carbono ou ligados. 13. alumínio. caminhões e veículos.8 .Hidroconformação com diafragma de borracha Definição: A platina é presa em um diafragma.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 66 13. o qual encerra uma câmara com um fluido. Para forjamento de peças para automóveis. Aços. e prensa-chapas. alumínio. ligas de cobalto. Equipamento: Prensas hidráulicas de dupla ação.Calandragem Definição: Equipamento: Material: Aplicações: Curvatura de chapa. 13. ligas de alumínio. . Um punção prensa a chapa contra a câmara fluídica com pressão isostática. Material: Aplicações: Aços carbono ou ligados. titânio e níquel. barra ou outra secção usando três cilindros. Componentes com deformação profunda. Prensas mecânicas ou hidráulicas. com ou sem flanges.9 . O campo é conseguido pela passagem de corrente Materiais magnéticos.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 67 13. .Conformação eletromagnética Definição: Aplicação direta de campo magnético que força a chapa contra a cavidade de uma matriz. Material: Variações: Aplicações: 13. Em componentes com recessos rasos e partes tubulares.Conformação por explosão Definição: O componente é conformado pela aplicação com alta pressão obtida pela detonação de uma carga explosiva. Material: Aplicações: Ligas de alumínio.11.10. Conformação por descarga elétrica. Equipamento: Equipamento especial para conformação por explosão. Conformação de tubos com tolerância significativa. H. 1985. E. Fund.. HIRSCHHORN. A. V... .SP. “Manual Básico: caracterização de ligas de alumínio reofundidas”.. F. 1986. São Paulo – SP. REED HILL.. S.. K.São Paulo . “Conformação Mecânica”... “Conformação de metais: fundamentos e aplicações”. “Princípios de Metalurgia Física”. 2007.. .. R. 1973. ALTAN.. 2000. 2ª Ed. GEGEL.R. Porto Alegre-RS. EESC-USP. APMI. 1976. W. PADILHA. “Processos de fabricação e tratamento”. “Materiais de Engenharia” – Hemus Livraria Ed e Distribuidora.A. Ltda. “Metalurgia Mecânica”. Imprensa Livre Ed. Guanabara Dois Koogan S. HONEYCOMB.. “Introduction to powder metallurgy” New Jersey. 1ª Ed. SCHAEFFER. Guanabara Koogan S. E. CHIAVERINI. DIETER. São Carlos.. S. “Fundamentos da Conformação Mecânica dos Metais”. T. J. Campinas-SP. L. 2005. H.REFERÊNCIAS CETLIN.SP.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 68 14. WANG I. Calouste Gulbenkian – Lisboa. “Aços: microestrutura e propriedades”. 1999.. G.. P. R. . DEF/FEM Unicamp. Ed. 1999. Ed... Ltda. Rio de Janeiro – RJ. 1981. Rio de Janeiro – RJ. 1ª Ed. Artliber Ed. São Paulo – SP.A. Makron Books do Brasil Edit. HELMAN. 14.Por que a difusão na microestrutura CCC é mais fácil que na CFC? 2.8.Quais as características principais das ligações iônicas? CAPÍTULO 2 2.2.Quais as características principais das ligações primárias? 1.5.Por que o ferro é considerado um elemento alotrópico? 2.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 69 EXERCÍCIOS GERAIS DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA CAPÍTULO 1 1.O que é a tensão de escoamento de um material? 2.O que são discordâncias e por que são importantes com relação aos processos de conformação mecânica? 2.Quais as características principais das ligações metálicas? 1.4.Quais os principais tipos de ligações nos materiais cerâcos? 3.6.4.13.Quais os principais tipos de ligações nos materiais poliméricos? .1.7.2.Quais são os defeitos pontuais nos cristais? 2.Por que o módulo de elasticidade dos materiais cerâmicos é elevado? 2.9.Em qual estrutura do ferro a solubilidade do carbono é maior.Quais os principais tipos de ligações nos materiais metálicos? 3.Quais as características principais das ligações secundárias? 1.11.5.O que caracteriza uma estrutura martensítica? 2.Quais as características principais das ligações iônicas? 1.O que é fator de empacotamento de um material? 2.Os materiais cerâmicos apresentam discordâncias? Explique.Em que ligas a estrutura martensítica apresenta dureza elevada? Por quê? 2. 2.Quais são os defeitos de linhas nos cristais? CAPÍTULO 3 3.12.6.3. CFC ou CCC? 2.Em que ligas a estrutura martensítica apresenta dureza baixa? Por quê? 2.1.10.1.Qual a influência da estrutura cristalina na deformação dos materiais? 2.3.Quais as características principais das ligações iônicas? 1.3.2. 4. 4.2.Explique como ocorre o fenômeno do endurecimento por precipitação.Explique como ocorre a recuperação em um processo de conformação a quente.7.Quais são os tipos de atrito existentes durante os processos de conformação mecânica? 4.10.Quais as principais características da deformação a frio? Explique.Quais são as principais características dos processos de conformação maciça? 4.17. 4.Como pode ser determinada a temperatura homóloga experimentalmente? 4.Qual a importância da adição dos elementos de liga Nb.3. Cr.Quais são os principais tipos de esforços durante os processos de conformação mecânica? 4.4.Quais os principais fatores a serem considerados quanto ao dimensional de uma matriz? 5.16.6.O que é o encruamento e quais seus efeitos no material? 4.O que é temperatura homóloga de deformação? 4.1.Comente sobre as principais características de cada um dos processos.9.Qual o efeito dos lubrificantes nos processos de conformação mecânica? CAPÍTULO 5 5.15.12.Quais as vantagens e desvantagens da deformação a quente? Explique.14.Quais os fatores importantes para confecção de uma matriz para trabalho a frio? 5.Como são classificados os cinco principais processos de fabricação dos materiais? 4.Qual a relação entre as ligações químicas e o módulo de elasticidade dos materiais? CAPÍTULO 4 4.11.2.1. 4.Qual o fenômeno que caracteriza a temperatura homóloga de deformação? 4.5. 5.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 70 3. 4.Comente sobre a influência dos elementos de liga Mo e W nos aços ferramenta. .Quais os fatores importantes para confecção de uma matriz para trabalho a quente? 5.13. 4.Comente sobre cada um dos quatro fatores considerados nos processos de fabricação.Quais são as principais características dos processos de conformação de chapas? 4. V nos aços ferramenta? CAPÍTULO 6 6.3.1.Comente sobre as simplificações consideradas nas equações dos processos de conformação? 4. 4.8.Explique como ocorre a recristalização dinâmica em um processo de conformação a quente.Quais os principais fatores responsáveis pelo desgaste de uma matriz? 5.6.5.4. 1.3.1.Mostre em um gráfico como varia a dureza após têmpera e revenimento de um aço carbono e um microligado. 6. CAPÍTULO 9 9.11.Quais as principais características do processo de laminação? 8.Comente sobre as vantagens dos processos de forjamento com relação ao de fundição.4.Mostre que a velocidade da chapa é maior na saída dos cilindros de laminação.5.Qual a influência da força de atrito na laminação? 8. .3.Mostre que a força de deformação para uma prensa no forjamento de um esboço retangular com redução definida é: F = σd V ln (ho/h1) e CAPÍTULO 8 8. 9.Explique a variação da força de atrito com relação ponto neutro durante a laminação.6.1.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 71 6.O que são elementos alfagênicos e gamagênicos? CAPÍTULO 7 7.7.Comente sobre as características da matéria prima utilizada na trefilação.Quais os principais modelos de laminadores? 8.Quais as principais partes de um cilindro de laminação? 8.Por que o teor de carbono influencia a dureza da martensita nos aços? 6. 7.2.Quais as diferenças entre os tubos com costura e sem costura? 8. 8.4.12.O que é o forjamento em matriz aberta? 7.3.2.Comente sobre a preparação da matéria prima utilizada na trefilação.Determine a força Fx para que a chapa seja arrastada para os cilindros de laminação (processo de “mordida”).10.Como são feitos fios retangulares laminados? 8.9.Mostre que o seno do arco de contato na laminação (sen α) = (Δh/r)1/2.2.Explique o super-envelhecimento nas ligas não ferrosas.Quais os principais dimensionais de chapas laminadas? 8.5.Quais os principais produtos semi-acabados laminados? 8.Comente sobre os equipamentos utilizados nos processos de forjamento. 8.2. 8.5.4.8.O que é o forjamento em matriz fechada? 7. 6. 7. 6. o fio de aço inoxidável AISI 302 com ∅ 0.7. 11.5 → ∅ 1. 10.Comente sobre a característica da matéria prima utilizada na estampagem de chapas.0 → ∅ 3 → ∅ 2. CAPÍTULO 10 10. CAPÍTULO 11 11.6.Comente sobre o ferramental utilizado na estampagem de chapas.Comente sobre as características do processo de extrusão a quente.4 mm apresentou a resistência máxima à tração de 2200 MPa.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 72 9. 11. ∅ 4.Comente sobre as características dos defeitos na extrusão a quente. 9.1.0 → ∅ 0.2. 10.Após a seqüência de trefilação indicada acima. comente o que deverá ser feito para diminuir a resistência do fio sem aumentar o número de tratamentos térmicos.Comente sobre as características dos lubrificantes utilizados nos processo de extrusão.Faça um gráfico dos esforços de extrusão x movimentação do êmbolo e explique as regiões principais na curva.Quais os tipos de lubrificantes utilizados nos processos de trefilação? 9.Descreva as características geométricas de uma fieira de trefilação.9.5.Supondo que um fio de aço inoxidável AISI 302 suporta no máximo 120% de deformação acumulada determine o número de tratamentos térmicos necessários para realizar a trefilação conforme seqüência abaixo. 11. 10.8.1. 10. Considerando as etapas indicadas acima.3. 10.Comente sobre as características do processo de extrusão a frio.10.2. 10. 10.4.4.Comente sobre as características dos tubos fabricados pelo processo de extrusão.5. 11.Comente sobre as características do processo de estampagem.Comente sobre a relação do material da fieira com o dimensional dos fios trefilados.3.Quais os fatores que influenciam o processo de estampagem.4. .Comente sobre as características dos defeitos na extrusão a frio.Comente sobre as características do processo de extrusão inversa.8.Comente sobre a lubrificação utilizada na estampagem de chapas. 10.4 mm 9.5.O que é a região da zona morta no processo de extrusão.7.3. 10.Como são classificados os produtos trefilados? 9.Comente sobre as características do processo de extrusão direta. 9.0 → ∅ 1. Quais as principais características dos processos de reofundição? 13.Quais os principais processos para obtenção dos pós metálicos? 12. 12.Comente sobre as principais desvantagens do processo de reofundição? 13.Comente sobre a influência da porosidade final nas peças obtidas por MP.Comente sobre as diversas aplicações dos processos de reofundição.Por que é importante o processo de fabricação por MP para os metais refratários? CAPÍTULO 13 13.Comente sobre a influência do tamanho das partículas na sinterização.7.Qual a importância da utilização dos diagramas de equilíbrio nos processos de reofundição? 13.Explique a sinterização sólida no processo de metalurgia do pó.6.Comente sobre as principais variáveis que influenciam a mistura dos pós no processo de MP. 12.CURSO BÁSICO DE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 73 CAPÍTULO 12 12. 12. 12.9. 12.1.Comente sobre o dimensional das peças obtidas por metalurgia do pó.3-Comente sobre as principais vantagens dos processos de conformação por reofundição comparando ao processo de fundição.8. 12.Comente sobre a influência do tamanho das partículas na compactação.2.Explique a sinterização líquida no processo de metalurgia do pó.11.2. 13.10.6.5. .4.4.Comente sobre as principais variáveis que influenciam a compactação no processo de MP.5. 12.3.1.Quais as principais características dos processos de metalurgia do pó (MP)? 12. 12.Considerando a característica das ligas utilizadas nos processos de reofundição por que é necessária a agitação do material? 13.